автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.13, диссертация на тему:Методика расчета и моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока в противоточной вихревой трубе

005008794

ЦЕЛИЩЕВ Антон Владимирович

МЕТОДИКА РАСЧЕТА И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФАЗОРАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНОГО ПОТОКА В ПРОТИВОТОЧНОЙ ВИХРЕВОЙ ТРУБЕ

Специальность 05.04.13 -Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 ОЕ3 2К2

Уфа-2012

005008794

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» на кафедре сопротивления материалов.

Научный руководитель: заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор ЖЕРНАКОВ Владимир Сергеевич заведующий кафедрой сопротивления материалов ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет»

Официальные оппоненты: доктор технических паук, профессор

БАЖАЙКИН Станислав Георгиевич

директор центра «Нефтегазопромысловых проблем и ресурсов сбережения» ГУЛ «ИПТЭР», г. Уфа

доктор технических наук, профессор СПИРИДОНОВ Евгений Константинович

декан аэрокосмического факультета, заведующий кафедрой гидравлики и гидропневмосистем ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет», г. Челябинск

Ведущая организация: ОАО «Институт технологии и организации

производства» (ОАО «НИИТ»), г. Уфа

Защита диссертации состоится «1» марта 2012 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д-212.288.05 при Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет»

Автореферат разослан «2Ъ> января 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета у

доктор техн. наук, проф. ф- г- Бакиров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Очистка газовых потоков от жидких и твердых примесей является широко распространенным процессом во многих отраслях промышленности. Устройства, реализующие закрутку многофазного потока, позволяют значительно интенсифицировать процессы отделения дисперсных включений из газов. К такому типу устройств относятся вихревые трубы (ВТ), которые широко используются для компонентного разделения газожидкостных потоков, в частности, при выделении воды и углеводородов из состава природного и попутного нефтяного газов. Наряду с центробежной сепарацией дисперсной жидкой фазы, вихревые трубы позволяют проводить низкотемпературную очистку газа посредством конденсации части жидких примесей непосредственно в камере вихревого устройства.

Одной из основных причин ограниченного использования устройств, реализующих вихревой эффект, является отсутствие у разработчиков методик исследования и расчета, позволяющих описывать гидродинамические эффекты, протекающие в организованных закрученных течениях. Существующие методы расчета параметров работы вихревых устройств основаны на экспериментальных зависимостях, полученных в основном для определенных конструкций аппаратов, и не позволяют описывать тенденции изменения технологических характеристик аппаратов при вариации режимных параметров. Для вихревых устройств, работающих с газожидкостными смесями, эта проблема особенно важна, поскольку наличие в потоке жидкой фазы приводит к непрерывному изменению структуры течения и значительному отклонению эксплуатационных характеристик аппаратов.

Настоящая работа посвящена разработке методики расчета и моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока при вихревом течении, позволяющей проводить анализ процесса массовой стратификации компонентов многофазного потока в вихревой трубе в широком диапазоне варьируемых конструктивных параметров вихревого устройства и газодинамических параметров потока.

Целью диссертационной работы является разработка методики расчета и моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока в вихревой трубе с использованием методов численного и физического исследования.

Для достижения поставленной цели в работе были определены следующие задачи исследования:

1. Обоснование эффективности применения вихревой технологии в процессах очистки газовых потоков от жидких примесей на основании анализа состояния и перспектив развития вихревых устройств фазоразделения.

2. Разработка алгоритма моделирования процесса низкотемпературной сепарации газожидкостного потока в вихревой трубе, предназначенного для определения возможности использования вихревого аппарата в процессах очистки газов от конденсирующихся компонентов.

3. Разработка рекомендаций по выбору параметров и режима работы вихревой трубы с сепарационным узлом, обеспечивающих максимальную эффективность процесса отделения жидких компонентов из газового потока.

4. Разработка на основании результатов численного и физического исследования методики расчета и моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока в противоточной вихревой трубе.

Методы исследований - классические методы изучения газодинамических течений, в том числе в устройствах, реализующих эффект Ранка, теория измерений и планирования эксперимента, методы оптимизации, численное моделирование.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Получено решение математической модели двухфазного организованного высокопотенциального вихревого течения, позволяющее исследовать процесс фазоразделения газожидкостного потока в вихревых устройствах при различной концентрации частиц дисперсной фазы.

2. Разработан алгоритм моделирования процесса низкотемпературной сепарации газожидкостного потока в вихревой трубе отличающийся тем, что

позволяет посредством поэтапного использования одномерных и многомерных моделей течения определять потенциальные возможности вихревой технологии в процессах очистки газов от конденсирующихся примесей с учетом температурной неравномерности вихревого потока.

3. Разработана и экспериментально апробирована методика расчета и моделирования процесса массовой стратификации компонентов газожидкостного потока в противоточной вихревой трубе, позволяющая на этапе расчетно-проектных работ исследовать влияние изменения технологических и эксплуатационных параметров устройства на эффективность процесса фазоразделения.

Обоснованность и достоверность результатов исследований.

Достоверность проведенных в работе теоретических исследований и расчетов подтверждена путем верификации результатов экспериментов, полученных при натурных испытаниях вихревой трубы с сепарационным узлом в лаборатории газодинамики высоких давлений ФГБОУ ВПО «УГАТУ».

Практическая значимость исследований заключается в разработанной методике расчета и моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока в вихревой трубе, которая позволяет:

• на этапе проектирования - значительно снизить временные и финансовые затраты при разработке и испытаниях вихревых устройств фазоразделения путем использования численных исследований наряду с натурным экспериментом;

• на этапе исследований - проводить анализ эффективности процесса массовой стратификации компонентов газожидкостного потока в вихревой трубе при различных конструктивных параметрах вихревого устройства и параметрах течения двухфазной смеси;

• в учебном процессе - проводить численное моделирование процесса фазоразделения газожидкостного потока в вихревой трубе с сепарационным узлом при выполнении лабораторных, курсовых и дипломных работ.

Основные результаты работы, выносимые на защиту:

1. Алгоритм моделирования процесса низкотемпературной очистки газового потока в вихревой трубе, основанный на расчетной оценке параметров течения, определяющих возможность конденсации жидких примесей в камере вихревого устройства.

2. Результаты численного моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока в вихревой трубе, полученные с помощью пакета вычислительной гидродинамики Атух СРХ.

3. Методика расчета и моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока в вихревой трубе, разработанная на основании результатов численного и экспериментального исследования.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно технических конференциях, в том числе: четырех НТК «Мавлютовские чтения» (Уфа, УГАТУ, 2008-2011г.г.); МНПС «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» (Москва, МЭИ, 2008); МНТК «Инновация, экология и. ресурсосберегающие технологии на предприятиях машиностроения, авиастроения, транспорта и сельского хозяйства» (Ростов-на-Дону, ДГТУ, 2010); МНТК «Гидравлические машины, гидропневмоприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития» (Санкт-Петербург, СПбГПУ, 2010); ВНТК «Динамика машин и рабочих процессов» (Челябинск, ЮУрГУ, 2009); III Всероссийская молодежная научно-практическая конференция «Вакуумная, компрессорная техника и пневмоагрегаты» (Москва, МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2010); ВНТК «Научно-технические проблемы современного двигателестроения» (Уфа, УГАТУ, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы. Содержит 156 страниц машинописного текста, 56 рисунков, библиографический список из 95 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введения обоснована актуальность работы, сформирована цель, приведены основные задачи исследования и методы их решения, выносимые на защиту результаты работы.

В первой главе рассмотрены основные результаты теоретических и экспериментальных исследований многофазных течений в вихревых трубах. Отмечается значительный вклад в развитие теории таких течений Ю. Д. Райского, Л. Е. Тункеля, А. В. Мартынова, В. М. Бродянского, И. Л. Лейтеса, А. П. Меркулова. Анализ их трудов показал, что исследование работы вихревых труб на газожидкостных смесях началось с применением их в установках низкотемпературной сепарации природных газов в качестве генераторов холода. Было выявлено, что нараду с получением холода и тепла, вихревые трубы позволяют отделять жидкую фазу, имеющуюся в газе непосредственно из закрученного потока.

Для работы вихревых труб на газожидкостных потоках разрабатывались разнообразные конструкции узлов отбора жидкой фазы, посредством которых отделяемые жидкие компоненты выводились из вихревой трубы с частью газа в виде третьего потока. Исследование взаимосвязи сепарационных и термодинамических характеристик вихревых труб проводилось в работах И. Л. Лейтеса, М. А. Жидкова, А. Н. Чернова, А. Д. Суслова, А. П. Гусева, Р. М. Исхакова, В. На}сИк, М. Ьогеу. В работах отмечается, что сепарационный узел, установленный в камере энергетического разделения эффективен с точки зрения отделения жидких примесей из газового потока, но с другой стороны ухудшает функцию вихревой трубы как генератора холода.

Большое количество экспериментальных работ по исследованию вихревых труб, используемых для очистки транспортируемого природного газа от влаги и тяжелых углеводородов, было проведено в ФГБОУ ВПО «УГАТУ» совместно с ОАО «НИИТ» (г. Уфа) А. М. Русаком, Ю. М. Ахметовым, С. В. Гуриным, А. А. Соловьевым. Эффективность отделения жидких компонентов из газового потока достигала 90% по массе.

На основе анализа опубликованных работ выявлено, что существующие методы расчета рабочих параметров вихревых труб, используемых для очистки газов от жидких примесей, подобраны в основном для конкретных конфигураций конструкций и режимов их работы. В связи с этим в настоящее время важным является проведение широкого комплекса исследований по разработке адекватной методики расчета и моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока в устройствах, реализующих вихревой эффект, которая может быть использована для расчета и проектирования вихревых устройств сепарации многофазных газожидкостных потоков.

Во второй главе приводится описание механизма фазоразделения газожидкостного потока при организованном вихревом течении и алгоритма моделирования процесса низкотемпературной очистки газа от жидких примесей в противоточной вихревой трубе.

Для описания процесса течения газожидкосшого потока в камере вихревого устройства принимается, что течение дисперсной фазы имеет капельный характер. Ввиду того, что в данной работе не ставилась задача исследования движения частиц дисперсной фазы в камере вихревой трубы, то в математической модели не учитываются дробление, коагуляция и испарение частиц жидкой фазы. Дисперсная фаза рассматривается как сплошная среда, а общее течение - как двухфазная смесь. Уравнения для движения и теплообмена частиц дисперсной фазы записываются аналогично уравнениям для сплошной фазы, а расчет ведется параллельно для двух фаз. Для замыкания системы уравнений используется двухпараметрическая модель турбулентности к- в, как одна из наиболее хорошо зарекомендовавших себя моделей для расчета течений такого рода. В соответствии с вышесказанным, была составлена математическая модель двухфазного течения в вихревой трубе, состоящая из уравнений неразрывности, импульса, энергии и модели турбулентности.

Уравнение неразрывности:

Ф0 б(р •« )

где ар - массовая концентрация фазы (р = с,й, где с - газовая фаза, с1 - жидкая фаза); рр - плотность фазы; ир - средняя скорость фазы. Уравнение импульса:

д{рр-ир)а ,а(рр-ир-ир)а __Ф.а +а .0.,

-г-а ч----а_ а. + - а +а -рр ;

д(

дх■

Эх,-

сЬсу

где - вектор силы тяжести; р - давление; хР и гр - молекулярное и турбулентное напряжения; Мр - передача межфазного импульса. Уравнение энергии:

дМа , 3(Рр"Л)а _ Фа +

5/ ' дXj р

дх ;

а. + — р дх]

( г Г Л,, ^

1ЭА

(3)

Рг'

\ \

дх,

где Ър - энтальпия; Гр - температура; Хр - коэффициент теплопроводности; Рг - турбулентное число Прандтля; |Др' - турбулентная вихревая вязкость; {~)р - межфазный теплоперенос. Модель турбулентности:

ФА

- ■ ° аг ■ 6/ с

дрм.к. ди. д

—а. = т,-; —-аг - а. ■ о. ■ е. +-

дХ] с у дх; с с с с еХ]

о

дкг

к ;дх]

д££сп , Ф сиА

-«Л- --и. — >-.1 V,,

д! с дх} с гХкс 9

Зи, „ е;

е2

г г

¿С дХ]

х' де,

е У

&

(4)

(5)

У У

(6)

где Лге - турбулентная кинетическая энергия газовой фазы; ак - турбулентное число Прандтля для уравнения кинетической энергии; рс и - молекулярная и турбулентная вязкость газовой фазы; ес - скорость диссипации турбулентной кинетической энергии; оЕ - турбулентное число Прандтля для уравнения диссипации кинетической энергии; т,у - декартовы компоненты тензора напряжений; о* =1, а£=1,3, Се)=1,44, СЕ2=1,92, Сц=0,09.

Решение представленной математической модели выполняется в пакете вычислительной гидродинамики Атув СРХ и позволяет исследовать процесс фазоразделения организованных закрученных газожидкостных потоков в вихревых устройствах с учетом неравномерности полей температуры и давления вихревого течения. Результаты численного моделирования представлены ниже.

В рамках данного исследования был разработан алгоритм моделирования процесса конденсации жидких компонентов в вихревой трубе, позволяющий определять потенциальные возможности вихревой установки при использовании ее в качестве низкотемпературного сепаратора жидкой фазы. В вихревой трубе имеются две зоны охлаждения потока и, соответственно, две зоны возможного появления сконденсированной жидкой фазы. Первая зона находится в закручивающем устройстве вихревой трубы, в котором происходит формирование внешнего

'Закручивающее устройство Фомнровпиие внутреннего втря X.

высокоскоростного вихря. Вторая - в __/____"°'ши/"1""""-

приосевых слоях вихревого потока, то есть во внутреннем низкоскоростном

вихре. На рисунке I представлена «.р.

структура течения газового потока в Рисунок 1 - Структура потока в камере

_ вихревой трубы

вихревои трубе.

Существующие методы исследования процесса низкотемпературной сепарации газа в вихревых трубах основаны на расчете течения в одномерной постановке и не учитывают температурной неравномерности потока в камере вихревого устройства. Представленный в работе алгоритм расчета, предусматривает поэтапное использование одномерных и многомерных моделей течения газа и предназначен для определения конденсационных возможностей вихревой трубы с учетом температурной стратификации газового потока. Разработанный алгоритм предусматривает расчетную оценку параметров газового потока, определяющих возможность конденсации жидких примесей в низкотемпературных зонах вихревой трубы. В первой зоне оценка

проводится посредством расчета температуры газового потока на выходе из соплового ввода, при достижении которой происходит конденсация жидкой фазы, на основании чего определяется режим истечения газа из сопла. Верификация полученных расчетом данных, а также оценка параметров, определяющих возможность конденсации жидкой фазы во второй зоне охлаждения газа, проводится путем моделирования процесса течения газожидкостного потока в пакете вычислительной гидродинамики Ansys CFX.

Предложенный алгоритм позволяет путем использования современных вычислительных средств определять конденсационные возможности вихревой трубы, то есть наряду с центробежной сепарацией дисперсной влаги, ! обеспечивать возможность низкотемпературной очистки газа вследствие ' снижения температуры газа в камере вихревого устройства.

Третья глава посвящена численному моделированию процесса фазоразделения газожидкостного потока в противоточной вихревой трубе. С использованием пакета твердотельного моделирования Solid Works разработана трехмерная модель проточной части вихревой трубы с сепарационным узлом (рисунок 2).

Объектом моделирования служила

вихревая труба, геометрические параметры

которой соответствовали установке, на

1 которой проводились экспериментальные \ Рисунок 2 - Трехмерная модель

исследования. Вихревое устройство имело

вихревои трубы

следующие конструктивные параметры:

диаметр камеры энергетического разделения - 42 мм; диаметр диафрагмы - 20 мм; угол раскрытия диффузора - 60°; длина камеры энергоразделения - 300 мм.

Расчет проведен в программном комплексе вычислительной гидродинамики Ansys CFX. Задача решалась в стационарной постановке, | течение рассматривалось как двухфазное, эффекты турбулентности вводились с помощью двухпараметрической модели турбулентности ks. Задавались следующие граничные и начальные условия: на твердых поверхностях

ш " 1 ■■

'■'3/1 -.....У/

задавалось условие гладкой адиабатической стенки, скорость и градиент температуры на стенке равнялись нулю; на входной поверхности задавались общий массовый расход и температура потока; двухфазный поток (сплошная и дисперсная фаза) задавался объемными долями от общего массового расхода; распределение частиц дисперсной фазы во входном сечении было равномерным; на выходных поверхностях ставилось условие по давлению.

Результаты численного моделирования подтверждают механизм массовой стратификации компонентов газожидкостного » потока в вихревой трубе, при котором под действием центробежных сил жидкие компоненты перемещаются к стенке камеры и частично обогащают периферийный поток, образуя газокапельный слой. В результате осаждения частиц дисперсной фазы на стенку происходит образование пристеночного течения жидкой фазы на внутренней поверхности закручивающего устройства, которое продолжает движение в камере энергетического разделения вихревой трубы в направлении дроссельного вентиля.

На рисунке 3 представлена зависимость распределения плотности потока в закручивающем устройстве вихревой трубы. В исследовании часть области течения, где плотность потока составляет более 990 кг/м3, соответствует сплошному течению жидкой фазы.

На основании результатов численного моделирования, была определена зависимость толщины пристеночного слоя жидкой фазы от угла поворота закручивающего устройства а при разданной доле жидкой фазы в газовом потоке md (рисунок 4). Исходя из приведенной зависимости, можно

Рисунок 3 - Распределение плотности потока в закручивающем устройстве ВТ

О 45 90 135 180 221 270 315

Рисунок 4 - Зависимость толщины пристеночного слоя жидкой фазы Нщци от угла поворота закручивающего устройства а для потоков с различной долей дисперсной фазы №¡¿(2%, 5%, 8%)

сделать вывод о том, что при превышении толщины слоя жидкой фазы высота

уступа, образованного улиткой и камерой энергетического разделения,

происходит переход части пристеночного слоя в камеру энергетического

разделения.

Выявлено, что исследуемая конструкция

сепарационного узла позволяет полностью

выводить образующийся на стенке камеры

вихревой трубы слой жидкости при массовом

содержании жидкой фазы в газовом потоке до

10%. Также подтверждено, что данный вариант Рисунок 5 - Распределение

объемной концентрации

отбора позволяет отделить максимальное

жидкой фазы в камере ВТ

количество жидких примесей из газового потока,

не допуская их испарения вследствие нагрева от газа горячего потока. С другой стороны, расположение сепарационного узла в камере вихревой трубы на некотором удалении от среза соплового ввода минимизирует его влияние на эффект энергоразделения, что, в свою очередь, обеспечивает возможность конденсации части жидких примесей во внутреннем низкоскоростном вихре.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований процесса сепарации газожидкостного потока в вихревой трубе. Приводится описание методики расчета и моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока в противоточной вихревой трубе.

Экспериментальные исследования направлены на определение влияния конструктивных параметров вихревой установки и сепарационного узла, а также параметров течения двухфазной смеси на процесс фазоразделения газожидкостного потока. В результате исследований определено рациональное соотношение этих параметров для достижения максимальной эффективности отделения жидких компонентов из газового потока. Натурные испытания вихревой трубы проводились в лаборатории газодинамики кафедры «Авиационная теплотехника и теплоэнергетика» ФГБОУ ВПО «УГАТУ» на стенде «Вихревая газодинамическая труба» (рисунок 6). Исследуемый

сепарационный узел был разработан и изготовлен инжиниринговым центром ОАО «НИИТ» совместно с сотрудниками УГАТУ и представляет собой приставку к вихревой трубе, выполненную в виде двух регулируемых кольцевых щелей (рисунок 7).

Закручивают« >с1ройетю.

Рисунок б - Внешний вид экспериментального стенда

Рисунок 7 - Исследуемый сепарационный узел

При исследовании эффективности отделения влаги из воздуха на экспериментальной установке наилучшие

0,6

результаты были получены при ширине

щели сепарационного узла, равной 1 мм. 0>31 Степень сепарации жидких компонентов из

Рисунок 8 - Зависимость доли сепарации т) жидкой фазы от ширины щели сепарационного узла Н

газового потока достигала 95%.

Было подтверждено, что для проведения низкотемпературной очистки газа необходимо, чтобы влияние сепарационного узла на эффект охлаждения газа в вихревой трубе было минимальным. От степени охлаждения газа в приосевом потоке вихревой трубы зависит возможность конденсации жидких компонентов, присутствующих в газовом потоке, которые не были отделены в периферийном потоке после выхода из закручивающего устройства.

В результате экспериментальных исследований установлено, что сепарационный узел снижает эффективное» вихревой трубы как генератора холода на 30-40 %. Из зависимости, представленной на рисунке 9, видно, что при ширине первой щели, равной 1 мм, наблюдается наименьшее влияние сепарационного узла на эффект энергетического разделения газа.

В зависимости от исходного состава газовой смеси и требований к

очищенному газу предусматривается

„ 20 ■ режим работы вихревои установки с

ю -

I сепарацией крупнодисперсной жидкой ^ фазы и режим низкотемпературной -ю очистки газа. На основании результатов

-30 ■

' экспериментов разработаны

рекомендации по выбору параметров и ! режима работы вихревой трубы, обеспечивающих максимальную

эффективность сепарации

I газожидкостного потока. На рисунке 10 I представлена зависимость,

демонстрирующая эффективность

сепарации жидкой фазы на различных режимах работы вихревой трубы.

Анализ результатов численного и физического исследования позволил разработать методику расчета и моделирования процесса фазоразделевия I газожидкостного потока в вихревой трубе противоточной конструкции. [ Методика позволяет проектировщику или исследователю, используя | современные вычислительные средства, проводить анализ эффективности процесса фазоразделения в вихревой трубе в широком диапазоне варьируемых

I

конструктивных параметров устройства и гидродинамических параметров течения газового потока. Разработанная методика также позволяет определять потенциальные возможности вихревой установки при использовании ее в качестве низкотемпературного сепаратора, позволяющего конденсировать I жидкую фазу и выводить ее из газового потока.

0 3 2 3 4 5 6 7 8 9

Рисунок 9 - Влияние ширины щели сепарационного узла Яна температуру холодного потока ВТ

-Л 1 !

] !

-"-Режим сепарации Режим низкотемпературной очисткя

!-1-1-!-1-

0,!8 0,22 0,2« 0,30 0,34 0,38 0,42 0,46 0,50 Рисунок 10 - Доля сепарации т) жидкой фазы на различных режимах работы вихревой трубы

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработанная численная модель двухфазного вихревого течения позволяет исследовать пространственные особенности организованных высокопотенциальных вихревых газожидкостных потоков с размером частиц дисперсной фазы от 10 до 1000 мкм и массовой доле жидкой фазы в смеси до 10 %. Модель позволяет учитывать влияние конструктивных параметров вихревого устройства и узла отбора жидкой фазы, а также параметров течения двухфазной смеси на эффективность процесса фазоразделения газожидкостного потока.

2. Поэтапное использование одномерных и многомерных моделей течения газа в разработанном алгоритме моделирования процесса низкотемпературной очистки газа позволяет проводить адекватную оценку конденсационных возможностей вихревого устройства с учетом температурной неравномерности вихревого потока.

3. На основании проведенных экспериментальных исследований выявлено, что вихревая установка позволяет отделять не менее 90% жидких компонентов из газового потока, при массовом содержании жидкой фазы в смеси до 10%. Натурные испытания вихревой трубы с сепарационным узлом позволили провести верификацию основных разделов разработанной методики и разработать рекомендации по выбору параметров и режима работы вихревой трубы, обеспечивающие максимальную эффективность процесса отделения жидких примесей из газового потока.

4. Разработанная методика расчета и моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока при вихревом течении позволяет проводить анализ процесса массовой стратификации компонентов газожидкостных потоков в вихревых устройствах с учетом неравномерности статических и полных значений температуры и давления. Методика обеспечивает частичную замену натурных испытаний вычислительным экспериментом в пакете вычислительной гидродинамики Ату5 СРХ.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статья в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Численное моделирование течения газожидкостного потока в вихревой трубе / Ю. М. Ахметов, А. А. Соловьев, А. А. Тарасов, А. В. Целищев // Вестник УГАТУ: научный журнал Уфимского государственного авиационного технического университета. - Уфа: УГАТУ, 2010. - Т.14, №1 (36). - С. 32 - 39.

2. Исследование процесса сепарации газожидкостного потока в вихревой трубе / Ю. М. Ахметов, В. С. Жернаков, А. В. Целищев // Вестник УГАТУ: научный журнал Уфимского государственного авиационного технического университета. - Уфа: УГАТУ, 2011. - Т.15, № 4 (44). - С. 120 - 126.

Статьи в других изданиях:

3. Осушка попутного нефтяного газа вихревым способом / В. А. Целищев, А. В. Целищев // Мавлютовские чтения: Всероссийская НТК. - Уфа: УГАТУ, 2008.-т.1.-С. 108-109.

4. Применение вихревых установок для осушки попутного нефтяного газа / Ю. М. Ахметов, А. В. Целищев // Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика: материалы ХП международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. — Москва: МЭИ, 2008. - С. 88.

5. Исследование процесса осушки попутного нефтяного газа вихревым способом / Ю. М. Ахметов, А. В. Целищев // Мавлютовские чтения: Всероссийская НТК. - Уфа: УГАТУ, 2009. - т.1. - С. 77.

6. Численное моделирование процесса фазоразделения газожидкостного потока в вихревой трубе / Ю. М. Ахметов, А. А. Тарасов, А. В. Целищев // Динамика машин и рабочих процессов: Всероссийская НТК. - Челябинск: ЮУрГУ, 2009. - С. 11-17.

7. Осушение промышленного воздуха вихревыми аппаратами с фазоразделением / В. С. Жернаков, А. В. Целищев // Инновация, экология и ресурсосберегающие технологии на предприятиях машиностроения, авиастроения, транспорта и сельского хозяйства «ИнЭРТ-2010»: материалы IX международной НТК. - Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2010. - С. 706-710.

8. Исследование процесса фазоразделения газожидкостного потока в вихревой трубе / B.C. Жернаков, А. В. Целнщев // Актуальные проблемы науки и техники: материалы пятой всероссийской зимней школы-семинара аспирантов и молодых ученых. - Уфа: УГАТУ, 2010. - С. 325-329.

9. Осушение воздуха в вихревой трубе / В. С. Жернаков, А. В. Целищев // Гидравлические машины, гидропневмоприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития: материалы девятой международной НТК. - Санкт-Петербург: СПбГПУ, 2010. - С. 112-117.

10. Вихревые осушители газовых потоков / В. С. Жернаков, А. В. Целищев // Мавшотовские чтения: Всероссийская НТК. - Уфа: УГАТУ, 2010. -С. 61-63.

11. Исследование процесса массовой стратификации компонентов высоконапорных газожидкостных потоков / В. С. Жернаков, А. В. Целищев // Вакуумная, компрессорная техника и пневмоагрегаты: материалы третьей всероссийской молодежной научно-практической конференции. - Москва: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2010. - С. 97-101.

12. Исследование процесса фазоразделения жидкости и газа в вихревой трубе / Ю. М. Ахметов, А. А. Тарасов, А. В. Целищев // Наука - производству: ежегодный научно-технический сборник. - Уфа: ГИЛЕМ, 2010. - выпуск 5 - С. 156-166.

13. Исследование процесса сепарации газожидкостного потока в вихревой трубе / Ю. М. Ахметов, В. С. Жернаков, А. В. Целищев // Мавлютовские чтения: Всероссийская НТК. - Уфа: УГАТУ, 2011. - т.4. - С. 22 - 26.

Диссертант

Целищев А.В.

ЦЕЛШЦЕВ Антон Владимирович

МЕТОДИКА РАСЧЕТА И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФАЗОРАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНОГО ПОТОКА В ПРОТИВОТОЧНОЙ ВИХРЕВОЙ ТРУБЕ

Специальность 05.04.13 - Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 20.01.2012. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 493.

ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» Центр оперативной полиграфии 450000, Уфа - центр, ул. К. Маркса, 12.

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Эффект фазоразделения газожидкостного потока при вихревом течении.

1.1 Использование вихревой технологии в процессах разделения и очистки газовых смесей.

1.2 Обзор теоретических исследований процесса фазоразделения многофазных течений в вихревых трубах.

1.3 Анализ экспериментальных исследований процесса сепарации газожидкостного потока в вихревых трубах.

1.4 Обоснование направления исследований и постановка задач.

Глава 2. Исследование процесса массовой стратификации компонентов газожидкостного потока в вихревой трубе.

2.1 Механизм процесса фазоразделения компонентов газожидкостного потока в камере вихревой трубе.

2.2 Математическая модель двухфазного вихревого течения.:.

2.3 Алгоритм моделирования процесса низкотемпературной сепарации газожидкостного потока в вихревой трубе противоточной конструкции.

Глава 3. Численное моделирование процесса течения двухфазного потока в вихревой трубе.

3.1 Общие принципы методики моделирования многофазных вихревых течений.

3.2 Численная модель процесса течения газожидкостного потока в вихревой трубе с сепарационным узлом.

3.3 Формирование пристеночного течения жидкой фазы в закручивающем устройстве вихревой трубы.

3.4 Результаты численного моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока в вихревой трубе.

Глава 4. Экспериментальное исследование сепарационных характеристик вихревой трубы.

4.1 Описание объекта исследования и методики эксперимента.

4.2 Исследование влияния конструктивных и газодинамических параметров на сепарационные характеристики вихревой трубы.

4.3 Рекомендации по выбору параметров и режима работы вихревой трубы с сепарационным узлом.

4.4 Методика расчета и моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока в противоточной вихревой трубе.

Исследование процессов разделения газодисперсных потоков, а также совершенствование методов расчета и проектирования устройств очистки газов от жидких и твердых примесей является задачей весьма актуальной. Закрутка газового потока значительно интенсифицирует процесс отделения частиц тяжелой фазы благодаря центробежным силам. К устройствам, использующим свойства закрученного потока, относятся вихревые трубы, которые широко используются для очистки природных газов от жидких компонентов (влаги и тяжелых углеводородов).

На эксплуатационные характеристики устройств, работающих с закрученными газожидкостными потоками, влияет большое количество факторов, таких как организация закрутки потока, влияние режимных и конструктивных параметров аппарата. Экспериментальные исследования однофазных и тем более двухфазных закрученных потоков осложняется также тем, что турбулентное вихревое течение имеет сложный пространственный характер движения вследствие неравномерности распределения параметров в продольном и поперечном направлениях, а также наличия возвратно-циркуляционных зон. Течение двухфазного потока также осложняется процессами взаимодействия фаз между собой и с ограничивающими поверхностями.

Существующие методы расчета параметров работы вихревых устройств основаны на экспериментальных зависимостях, полученных для определенных конструкций аппаратов, и не позволяют описывать тенденции изменения технологических характеристик аппаратов при вариации режимных параметров. Для вихревых устройств, работающих с газожидкостными смесями, эта проблема особенно важна, поскольку наличие в потоке жидкой фазы приводит к непрерывному изменению структуры течения и значительному отклонению эксплуатационных характеристик аппаратов.

Экспериментальные подходы в изучении закрученных потоков не позволяют в полной мере выявить закономерности, управляющие процессами тепло и массообмена при вихревом турбулентном течении газожидкостного потока в связи со сложностью замера параметров потока, испытывающих высокочастотные пульсации значений. По этой причине для исследования такого рода течений применяются современные методы численного моделирования. Вычислительный эксперимент позволяет определить оптимальные соотношения конструктивных и режимных параметров устройства, а также значительно повысить интенсивность и эффективность процессов фазоразделения закрученных газожидкостных потоков в вихревых аппаратах. Использование численных исследований наряду с натурным экспериментом позволяет с достаточной точностью выявить необходимые закономерности, управляющие процессом фазоразделения, и сформировать инженерную методику расчета и проектирования вихревых устройств фазоразделения.

Диссертация посвящена разработке методики расчета и моделирования процесса фазоразделения компонентов газожидкостного потока в камере вихревой трубы с использованием методов численного и физического исследования. Методика позволяет проектировщику или исследователю, используя современные вычислительные средства, проводить анализ эффективности процесса фазоразделения в вихревой трубе в широком диапазоне варьируемых конструктивных параметров устройства и гидродинамических параметров течения газового потока.

Целью диссертационной работы является разработка методики расчета и моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока в вихревой трубе с использованием методов численного и физического исследования.

Для достижения поставленной цели в работе были определены следующие задачи исследования:

1. Обоснование эффективности применения вихревой технологии в процессах очистки газовых потоков от жидких примесей на основании анализа состояния и перспектив развития вихревых устройств фазоразделения.

2. Разработка алгоритма моделирования процесса низкотемпературной сепарации газожидкостного потока в вихревой трубе, предназначенного для определения, возможности использования вихревого аппарата в процессах очистки газов от конденсирующихся компонентов.

3. Разработка рекомендаций по выбору параметров и режима работы вихревой трубы с сепарационным узлом, обеспечивающих максимальную эффективность процесса отделения жидких компонентов из газового потока.

4. Разработка на основании результатов численного и физического исследования методики расчета и моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока в противоточной вихревой трубе.

Методы исследований^ - классические методы изучения газодинамических течений, в том числе в устройствах, реализующих эффект 1 Ранка, теория измерений и планирования эксперимента, методы г г оптимизации, численное моделирование.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1!. Получено решение математической модели двухфазного организованного высокопотенциального вихревого течения, позволяющее исследовать процесс фазоразделения газожидкостного потока в вихревых устройствах при различной концентрации частиц дисперсной фазы.

2. Разработан алгоритм моделирования процесса низкотемпературной сепарации газожидкостного потока в вихревой трубе отличающийся тем, что позволяет посредством поэтапного использования одномерных и многомерных моделей течения определять потенциальные возможности вихревой технологии в процессах очистки газов от конденсирующихся примесей с учетом температурной неравномерности вихревого потока.

3. Разработана и экспериментально апробирована методика расчета и моделирования процесса массовой стратификации компонентов газожидкостного потока в противоточной вихревой трубе, позволяющая на этапе расчетно-проектных работ исследовать влияние изменения технологических и эксплуатационных параметров устройства на эффективность процесса фазоразделения.

Обоснованность и достоверность результатов исследований.

Достоверность проведенных в работе теоретических исследований и расчетов подтверждена путем верификации результатов экспериментов, полученных при натурных испытаниях вихревой трубы с сепарационным узлом в лаборатории газодинамики, высоких давлений ФГБОУ ВПО «УГАТУ».

Практическая значимость исследований заключается в разработанной методике расчета и моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока в вихревой трубе, которая позволяет:

• на этапе проектирования — значительно снизить временные и финансовые затраты при разработке и испытаниях вихревых устройств фазоразделения путем использования численных исследований наряду с натурным экспериментом; на этапе исследований - проводить анализ эффективности процесса массовой стратификации компонентов газожидкостного потока в вихревой трубе при различных конструктивных параметрах вихревого устройства и параметрах течения двухфазной смеси;

• в учебном процессе - проводить численное моделирование процесса фазоразделения газожидкостного потока в вихревой трубе с сепарационным узлом при выполнении лабораторных, курсовых и дипломных работ.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на научно технических конференциях, в том числе: четырех НТК «Мавлютовские чтения» (Уфа, УГАТУ, 2008-2011г.г.); МНТК «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» (Москва, МЭИ, 2008); МНТК «Инновация, экология и ресурсосберегающие технологии на предприятиях машиностроения, авиастроения, транспорта и сельского хозяйства» (Ростов-на-Дону, ДГТУ, 2010); МНТК «Гидравлические машины, гидропневмоприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития» (Санкт-Петербург, СПбГПУ, 2010); ВНТК «Динамика машин и рабочих процессов» (Челябинск, ЮУрГУ, 2009); III Всероссийская молодежная научно-практическая конференция «Вакуумная, компрессорная техника и пневмоагрегаты» (Москва, МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2010); ВНТК «Научно-технические проблемы современного двигателестроения» (Уфа, УГАТУ, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы. Содержит 156 страниц машинописного текста, 63 рисунка, библиографический список из 82 наименований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработанная численная модель двухфазного вихревого течения позволяет исследовать пространственные особенности организованных высокопотенциальных вихревых газожидкостных потоков с размером частиц дисперсной фазы от 10 до 1000 мкм и массовой доле жидкой фазы в смеси до 10 %. Модель позволяет учитывать влияние конструктивных параметров вихревого устройства и узла отбора жидкой фазы, а также параметров течения двухфазной смеси на эффективность процесса фазоразделения газожидкостного потока.

2. Поэтапное использование одномерных и многомерных моделей течения газа в разработанном алгоритме моделирования процесса низкотемпературной очистки газа позволяет проводить адекватную' оценку конденсационных возможностей вихревого устройства с 'учетом температурной неравномерности вихревого потока.

3. На основании проведенных экспериментальных исследований выявлено, что вихревая установка позволяет отделять не менее 90% жидких компонентов из газового1 потока, при массовом содержании жидкой* фазы в смеси до 10%. Натурные испытания-вихревой трубы с сепарационным узлом позволили провести верификацию • основных разделов разработанной методики и разработать рекомендации по выбору параметров и режима работы вихревой трубы, обеспечивающие максимальную- эффективность процесса отделения жидких примесей из газового потока.

4. Разработанная методика расчета и моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока при вихревом течении позволяет проводить анализ процесса массовой стратификации компонентов газожидкостных потоков в вихревых устройствах с учетом неравномерности статических и полных значений температуры и давления. Методика обеспечивает частичную замену натурных испытаний вычислительным экспериментом в пакете вычислительной гидродинамики Ату б СРХ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной причиной ограниченного распространения устройств, реализующих эффект Ранка-Хилша, является отсутствием надежных методов расчета и моделирования процессов, происходящих в вихревых аппаратах. Различными исследователями отмечается высокая эффективность вихревых устройств, однако их внедрение в технологические процессы происходит довольно медленно.

На эксплуатационные характеристики устройств, работающих с закрученными газодисперсными потоками, влияет большое количество факторов, таких как организация закрутки потока, влияние режимных и конструктивных параметров аппарата. Экспериментальные исследования однофазных и тем более двухфазных закрученных потоков осложняется тем, " что турбулентное вихревое течение имеет сложный пространственный характер движения вследствие неравномерности распределения параметров в

I* продольном и поперечном направлениях, а также наличия возвратно-циркуляционных зон.

Течение двухфазного потока также осложняется процессами взаимодействия фаз между собой и с ограничивающими поверхностями. Экспериментальные подходы в изучении закрученных потоков не позволяют в полной мере выявить закономерности, управляющие процессами тепло>и массообмена при вихревом турбулентном течении газожидкостного потока в связи со сложностью замера параметров потока, испытывающих высокочастотные пульсации значений.

По этой причине для исследования такого рода течений применяются также современные методы численного исследования моделирования. Вычислительный эксперимент позволяет определить оптимальные соотношения конструктивных и режимных параметров устройства, а также значительно повысить интенсивность и эффективность процессов фазоразделения закрученных газодисперсных потоков в вихревых аппаратах.

Использование численных исследований наряду с натурным экспериментом позволяет с достаточной точностью выявить необходимые закономерности, управляющие процессом фазоразделения и сформировать инженерную методику расчета и проектирования вихревых устройств фазоразделения.

Исходя из результатов исследования, можно сделать вывод о том, что подход к исследованию многофазных вихревых течений с использованием численного моделирования является обоснованным. Полученное посредством численного моделирования решение математической модели двухфазного течения в вихревой трубе позволило проводить исследования организованных высокопотенциальных газожидкостных течений в устройствах, реализующих эффект Ранка-Хилша в широком диапазоне варьируемых конструктивных параметрах аппарата и газодинамических параметрах потока.

1. Мильштейн JI.M., Бойко С.И., Запорожец Е.П. Нефтегазопромысловая сепарационная техника. - М.: Недра. - 1992. - 236 с.

2. Кутателадзе С.С., Волчков Э.П., Терехов В.И. Аэродинамика и тепломассообмен в ограниченных вихревых потоках. Новосибирск: Институт теплофизики СО АН СССР. - 1987. - 283 с:

3. Целищев A.B. Осушка попутного нефтяного газа вихревым способом / В. А. Целищев, А. В. Целищев // Мавлютовские чтения: Всероссийская НТК. Уфа: УГАТУ. - 2008, т.1. - С. 108-109.

4. Волков М.М., Михеев A.JL, Конев К.А. Справочник работника газовой промышленности. М.: Недра. - 1989. - 286 с.

5. Суслов А.Д., Иванов C.B., Мурашкин Ю.В., Чижиков Ю.В. Вихревые аппараты. М.: Машиностроение. - 1985. - 249 с.

6. Гриценко А.И., Истомин В.А., Кульков А.Н., Сулейманов P.C. Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России. М.: Недра. - 1999, - 473 с.

7. Мартынов A.B., Бродянский В.М. Что такое вихревая труба? М.: Энергия. - 1976, - 153 с.

8. Бродянский В.М., Мартынов JI.B. Вихревая труба для сепарации природного газа / В.М. Бродянский, JT.B. Мартынов // Газовое дело. 1962, № 5,-С. 33-37.

9. Красовицкий Б. А. Работа вихревой трубы в системе низкотемпературной сепарации / Б.А. Красовицкий, Ю.Д. Райский, А.З. Темнин, JI.E. Тункель // Газовая промышленность. 1969, № 6, - С. 6-9.

10. Алексеев Т.С. Применение вихревых камер на установках низкотемпературной сепарации природных газов // Газовое дело. 1963, № 6-7, - С. 49-59.

11. Базлов М.Н., Жуков А.И., Алексеев Т.С. Подготовка природного газа и конденсата к транспорту. М.: Недра. - 1968, - 215 с.

12. Райский Ю:Д. Испытание вихревой трубы в установках НТС на Совхозном месторождении / Ю.Д. Райский, JI.E. Тункель, А.Н. Клюшин // Газовая промышленность. 1973, № 5, - С. 12-15.

13. Fekete L.A. Vortex tube is intriguing separator. // The Oil and Gas Journal. 1970, N24, - P. 71-73.

14. Райский Ю.Д:, Тункель JI.E. Применение вихревых труб Bf схемах подготовки природного газа / Ю.Д. Райский, JI.E. Тункель // Газовая промышленность, серия: Подготовка и переработка газа и газового конденсата. М.: ВНИИЭгазпром. - 1979, вып. 5, - 57 с.

15. Степанов И., Жидков М., Лейтес И., Купингаз Кай, Атаманова В., Тагинцев В., Ранг Сильвия. Низкотемпературная очистка природного газа. // Известия Академии наук Эстонской ССР. 1980, т. 29, № 3, - С. 222- 223.

16. Жидков М.А. Очистка природного газа от сернистых соединений низкотемпературной абсорбцией конденсирующимися углеводородами / М.А. Жидков, И.Л. Лейтес, Б.Г. Тагинцев, В.В. Атоманова // Газовая промышленность. -1974.-№6.- С. 43-46.

17. Райский Ю.Д. Применение вихревых труб в газовой промышленности / Ю.Д. Райский, Л.Е. Тункель // Некоторые вопросы исследования вихревого эффекта и его промышленного применения: Тр. первой науч.-техн. конф.

18. Куйбышев. 1974.- С. 120-126.

19. Берлин М. А., Горченков В. Г., Волков И. П. Переработка нефтяных и природных газов. М.: 1981. 253 с.

20. Суслов А. Д., Чижиков Ю. В., Иванов С. В. Разработка и исследование нового типа воздухоразделительного аппарата вихревого ректификатора / А. Д. Суслов, Ю. В. Чижиков, С. В. Иванов // Химическое и нефтяное машиностроение. - 1980, № 9, - С. 5-6.

21. Ляндзберг А.Р., Латкин A.C. Вихревые теплообменники и конденсация в закрученном потоке. — Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ. 2004. - 149 с.

22. Терновский П.Г. Кутепов A.M. Гидроциклонирование. Ml: Наука. - 1994. -350 с.

23. Штым А.Н. Аэродинамика циклонно-вихревых камер. Владивосток: Изд. Дальневост. ун-та. 1984. - 200 с.

24. Высотина В. Г. Разработка и реализация численного метода расчета закрученных двухфазных потоков применительно к задачам течения в турбомашинах // автореф. дис. канд. техн. наук. Москва. - 1984.

25. Гусев А.П. Подготовка попутного газа нефтедобычи к транспорту с применением трехпоточной вихревой трубы // Дис. канд. техн. наук. — Тюмень. 2004.

26. Рябов А.П. Разработка и исследование' технологии низкотемпературной очистки и осушки> нефтяного- попутного« газа // Дис. канд. техн. наук. Тюмень, 2007.

27. Николаев В .В. Эксплуатация регулируемой' вихревой трубы в технологической схеме ГРС / В-.В. Николаев, В.П. Овчинников; М.А. Жидков, Г.А. Комарова // Газовая промышленность. — 1997, № 6. - С. 50-51.

28. Меркулов А.П. Осушение сжатого воздуха методом конденсации и вымораживания. / А.П. Меркулов // Холодильная техника. 1965, №5.

29. Целищев-А.В. Исследование процесса фазоразделения жидкости и газа Bi вихревой- трубе / Ю. М. Ахметов; А. А. Тарасов,. А. В; Целищев // Наука производству: ежегодный научно-технический сборник. - Уфа: ЕИЯЕМ. -2010; - выпуск 5- С. 156-166.

30. Гусев А.П. Система подготовки попутного газа нефтедобычи к транспорту с применением, регулируемой трёхпоточной вихревой трубы / А.П: Гусев; Р.М: Исхаков; М;А. Жидков, Г.А. Комарова // Химическое и нефтегазовое:машиностроение: Июль, 2000. - С. 16-18;

31. Коллинз Р. JL, Лавлейс Р. Б. Экспериментальное исследование течения парожидкостной смеси пропана через вихревую трубу Ранка-Хилша/ Пер. с англ. -Теплопередача. 1979, т. 101, № 2. С. 131-138.

32. Сугак Е.В., Воинов H.A., Николаев НА. Очистка газовых выбросов в аппаратах с интенсивными- гидродинамическими режимами. Казань: Издательство «Отечество». - 2009. - 224 с.

33. Белов И. А., Исаев* С. А. Моделирование турбулентных течений: Уч. пос. СПб.: Балт. гос. техн. ун-т. - 2001. - 108 с.

34. Берго Б.Г. Холодильная техника для низкотемпературной обработки и переработка природного газа / Б.Г. Берго, Н.Я. Зайцев, P.A. Васильев, A.C. Мелков // Переработка газа и газового конденсата: Сб. тр. -М:: Изд-во ВНИИЭГАЗПРОМ. 1976.

35. Запорожец Е.П. Математическое моделирование термогазодинамических процессов в многокомпонентных струйных течениях (кавитационных, пульсационных, вихревых) и их конструктивное оформление. // Дис. д-ра техн. наук. М. - 1995. - 495 с.

36. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика Учеб. руководство для втузов. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, гл. ред. физ-мат. лит. 1991 г.- 600 с.

37. Юн A.A., Крылов Б.А. Расчет и моделирование турбулентных течений с теплообменом, смешением, химическими реакциями и двухфазныхтечений в программном комплексе Fastest-3D: Учебное пособие. М.: Изд-во МАИ. - 2007.

38. Гольдштик М.А. Вихревые потоки. Новосибирск: Наука. - 1981.366 с.

39. Полянский А.Ф., Скурин Л.И. Моделирование течений жидкости и газа- в вихревой трубе и струе / А.Ф. Полянский, Л.И. Скурин // Матем. моделирование. 2001, Т. 13, № 7. - С. 116-120:

40. Kind RJ., Yowakin F.M., Sjolander S.A. The law, of the wall for swirling flow in annular ducts // Trans. ASME. J. Fluid Eng. 1989, V. 111, № 2. - P. 160164.

41. Артемов И.Л., Шваб A.B. Численное исследование гидродинамики закрученного течения в вихревой камере на основе^ двухпараметрической модели турбулентности /. И.Л. Артемов, А.В: Шваб // Инж.-физ. журн. -2001, т. 74, №3.- С. 117-120.

42. Новомлинский В В., Стронгин М.П. Численное исследование одно-и двухфазных турбулентных потоков в цилиндрическом канале // ПМТФ. — 1988, №2. -С. 51-58.

43. Kim К, Chung М. New swirling viscosity model for computation of swirling turbulent flows // AIAA J. 1987, V. 25, № 7. - P. 1020-1022.

44. Spall R. E., Ashby B.M. A Numerical study of vortex breakdown in turbulent swirling flows // J. Fluids Eng. 2000, V. 122. - P. 179-183.

45. Wang P., Baix. S., Wessman M., Klingmann J. Large eddy simulation and experimental studies of a confined turbulent' swirling flow // Phys. Fluids. — 2004, V. 16; № 9. P. 306-324.

46. Xia J.L., Yadigaroglu G., Liu Y.S., Schmidli J., Smith B.L. Numerical and experimental study of swirling flow in a model combustor // Int. Journal of Heat and Mass Transfer. 1998, V. 41, № 11. - P. 1485-1497.

47. So R.M.C., Lai Y.G., Zhang H.S., Hwang B.C. Second order near-wall turbulence closures: a review//AIAA J. 1991, V. 29, № 11. - P. 1819-1835.

48. Speziable C.G Second-order closure models for rotating turbulent flows // Quart. Appl. Math. 1987, V. 45, №4. - P. 721-733.

49. Судаков В.Г. О применимости моделей турбулентности для задач с сильной закруткой потока // Учен, записки. ЦАГИ: 2003, Т. 34, № 1-2. - С. 76-78.

50. Gerofymos. G.A., Vallet I. Wall-normal free Reynolds model for rotating flows applied to turbomachinery // AIAA Journal. — 2002, V.40, № 2. P. 198-208.

51. Новомлинский B.B., Стронгин М.П. Численное исследование одно-и двухфазных турбулентных потоков в цилиндрическом канале / В:В. Новомлинский, М.П. Стронгин // ПМТФ. -1988, № 2. С. 51-58.

52. Сийержич М, Вуйович В. Моделирование газификации распыленного угля в низкотемпературном плазменном вихревом, потоке // Теплофизика и аэромеханика. 1994, Т. 1, № 3. - С. 249-260.

53. Park Т. W., Katta V.R., Aggarwal S.K. On the dynamics of a two-phase, nonevaporating swirl-ingjet // Int: J: Mult. Flow. 1998, V. 24, № 2. - P. 295-317.

54. Винберг А.А., Зайчик JI.И., Першуков В.А. Расчет двухфазных закрученных струйных потоков // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. -1994, № 1.- С. 71-78:

55. Зайчик. Л.И., Першуков В. А. Проблемы моделирования газодисперсных турбулентных течений с горением или фазовыми переходами (обзор) // Изв. РАН. Механика жидкости и газа: 1996, № 5. - С. 3-19.

56. Ansys CFX-Solver Theory Guide. Ansys CFX Release 11.0. 1996-2006 Ansys Europe, Ltd.

57. Милынтейн JI.M. Характеристика эффективности разделения гетерогенных потоков. Тр. ВНИПИгазпереработка. - 1988. - С. 106-113.

58. Соловьев A.A. Численное и физическое моделирование процессов энерго и фазоразделения в вихревых трубах // Дис. канд. техн. наук. Уфа. -2004. -155 с.

59. Methodology User Guide. ANSYS CFX Release 11.0 // 2006 Ansys Inc.742 c.

60. Белов И. А., Исаев С. А. Моделирование турбулентных течений: Уч. пос. СПб.: Балт. гос. техн. ун-т. - 2001. — 108 с.